在移動(dòng)水聲通信中，收發(fā)機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使接收信號(hào)中出現(xiàn)較大的多普勒擴(kuò)展，給OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）水聲通信系統(tǒng)帶來子載波間干擾，使發(fā)射符號(hào)失真。高性能、低復(fù)雜度的移動(dòng)OFDM水聲通信系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)難題。

中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所水下航行器信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員鄢社鋒團(tuán)隊(duì)提出一種適用于差分OFDM系統(tǒng)的自適應(yīng)turbo均衡器。研究人員使用譯碼器反饋的發(fā)送符號(hào)軟信息重建OFDM系統(tǒng)各子載波符號(hào)，通過自適應(yīng)turbo均衡，進(jìn)一步消除接收信號(hào)中由已檢測(cè)出符號(hào)造成的殘余子載波間干擾，從而提高差分系統(tǒng)的誤碼性能（圖1）。自適應(yīng)均衡器的系數(shù)使用低復(fù)雜度的隨機(jī)梯度算法進(jìn)行更新，并采用單載波通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)重利用算法加速turbo均衡的收斂。另外，研究團(tuán)隊(duì)提出一種基于導(dǎo)頻的差分編碼方法，可有效抑制上述符號(hào)重建過程中存在的誤差傳播問題，提高系統(tǒng)性能。

該研究將提出的分?jǐn)?shù)間隔快速傅里葉變換turbo均衡（Fractional Fast Fourier Transform-Turbo Equalization, FFFT-TEQ）與相干OFDM系統(tǒng)中基于MMSE（Minimum Mean-Squared Error）估計(jì)的turbo均衡器（MMSE-TEQ）的誤塊率（block error rate, BLER）性能進(jìn)行對(duì)比，仿真結(jié)果顯示，使用新型均衡器的差分系統(tǒng)在高信噪比下可獲得的誤塊率性能優(yōu)于相干系統(tǒng)（圖2），且其性能對(duì)多普勒頻率的變化更為穩(wěn)?。▓D3）。同時(shí)，它的計(jì)算復(fù)雜度較相干系統(tǒng)降低約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

該差分OFDM水聲通信系統(tǒng)自適應(yīng)turbo均衡方法為高性能、低復(fù)雜度移動(dòng)OFDM水聲通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供可行的解決方案，具有應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在IEEE Transactions on Vehicular Technology上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

圖1.差分OFDM系統(tǒng)自適應(yīng)turbo均衡器結(jié)構(gòu)圖（圖/聲學(xué)所）

圖2.誤塊率-信噪比性能曲線（圖/聲學(xué)所）

圖3.誤塊率-歸一化多普勒性能曲線（圖/聲學(xué)所）